【手続補正書】
【提出日】平成18年6月12日(2006.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し駆動させる下肢駆動部と、前記訓練軌道に基づいて前記下肢駆動部に動作指令を出力するコントローラとを備える歩行訓練装置において、
前記訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、
前記訓練者の訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、
前記訓練者の股、膝及び足関節角度を計測し前記訓練軌道を生成する訓練結果評価部と、
前記訓練者の健足側または患足側の運動のタイミングを提示する訓練者提示手段とを有し、
前記訓練結果評価部は、前記訓練データ記憶部に記憶された歩行パターンにあわせて前記下肢駆動部と前記足関節駆動部とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、
前記訓練者提示手段を用いて、歩行周期にあわせて健足側または患足側の運動のタイミング提示を行うことを特徴とする歩行訓練装置。
【請求項２】
前記訓練者提示手段は、患足側の足尖離地の位相にあわせて、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うことを特徴とする請求項１記載の歩行訓練装置。
【請求項３】
前記コントローラは、片方の下肢を前記歩行パターンに沿って動作させ、他の下肢を前記片方の下肢の歩行周期から半周期ずらして動作させることを特徴とする請求項１乃至２記載の歩行訓練装置。
【請求項４】
前記訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部の代わりに、前記訓練者の下腿を装着する下肢装着部に前記訓練者の神経を刺激し筋を収縮させる電気刺激手段を備え、
歩行周期にあわせて訓練者の足関節を背屈させることを特徴とする請求項１乃至３記載の歩行訓練装置。
【請求項５】
前記訓練結果評価部は、前記訓練者提示手段として、画像を提示する視覚提示手段、音を提示する聴覚提示手段、または振動を提示する振動提示手段を選択的に用いて、前記訓練者の運動のタイミングを提示することを特徴とする請求項１乃至４記載の歩行訓練装置。
【請求項６】
前記足関節駆動部は、回転機構を備え、前記コントローラの動作指令に基づいて前記訓練者の足関節を底屈および背屈させることを特徴とする請求項１乃至５の歩行訓練装置。
【請求項７】
訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し駆動させる下肢駆動部を備える歩行訓練装置の制御方法において、
前記訓練軌道は、時系列データとして格納されており、現在の位置ベクトルに基づいて次の制御周期で進む距離ｒを求め、
前記時系列データの次の制御周期での位置と現在の位置との距離ｔを求め、
距離ｔと距離ｒの大きさから、健足側及び患足側の次回の制御周期の目標位置を求めることを特徴とする歩行訓練装置の制御方法。
【請求項８】
前記訓練者の肢体が発生する力をインピーダンス制御に適用して前記訓練軌道に沿った位置偏差を求め、
前記位置偏差に基づいて、健足側及び患足側の次回の制御周期の目標位置を求めることを特徴とする請求項７記載の歩行訓練装置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
第１の従来例として、従来の肢体駆動装置の制御装置においては、人間の肢体位置を監視しながらそれを動かし、関節に無理な負荷をかけず、装置自体にも安全性を持たせながら治療を行う目的のために次のような肢体駆動装置の制御装置があった。以下、簡単に図面を用いて説明する。図１５において、１０１は駆動装置のアーム、１０２は肢体、１０３はスプリント（手先位置）、１０４は力センサ、１０５はモータ、１０６は回転角検出部、１０７はアナログ／デジタル変換器、１０８は変位演算処理部、１０９は逆運動学計算部、１１０ｂは目標位置設定部、１１１は回転角変換回路、１１２はゲイン積分器、１１３はデジタル／アナログ変換器、１１４はサーボアンプ、１１５ｂは肢体位置算出部、１１６はインピーダンス変換部、１１７は関節負荷計測センサである。
以上の構成において、駆動装置のアーム１０１を用いて訓練パターンで肢体１０２を駆動し、力センサ１０４においてスプリント１０３にかかる負荷を計測し、図示しない負荷推定部において装置に取り付けられた肢体への負荷を常に監視し、インピーダンス変換部１１６において肢体への過負荷付近によりインピーダンス定数を変更し、訓練軌道に沿って動作する。上記のような肢体駆動装置の制御装置において、肢体に装着した装置の動作によって肢体を動かす目的で、装置に取り付けられた力センサまたは位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御し、肢体を訓練軌道に沿って動作させるようになっている（例えば、特許文献１）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
また第２の従来例として、従来のバイオフィードバック訓練においては、生体情報を生理学的に取り出し、工学的な方法つまり視覚、聴覚提示等により、本人に知覚させ、それにより身体の局部的反応を制御させるために、次のようなバイオフィードバック訓練があった。その中では、歩行周期の音符化方法並びにこの方法を応用した歩行動作の訓練装置及び分析が記載されている（例えば、特許文献２）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の歩行訓練装置は、訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し駆動させる下肢駆動部と、前記訓練軌道に基づいて前記下肢駆動部に動作指令を出力するコントローラとを備える歩行訓練装置において、前記訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部と、前記訓練者の訓練データを記憶する訓練データ記憶部と、前記訓練者の股、膝及び足関節角度を計測し前記訓練軌道を生成する訓練結果評価部と、前記訓練者の健足側または患足側の運動のタイミングを提示する訓練者提示手段とを有し、前記訓練結果評価部は、前記コントローラに動作指令を与え、前記訓練データ記憶部に記憶された歩行パターンにあわせて前記下肢駆動部と前記足関節駆動部とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、前記訓練者提示手段を用いて、歩行周期にあわせて健足側または患足側の運動のタイミング提示を行うことを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の請求項２記載の歩行訓練装置は、前記訓練者提示手段は、患足側の足尖離地の位相にあわせて、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うことを特徴とするものである。
本発明の請求項３記載の歩行訓練装置は、前記コントローラは、片方の下肢を前記歩行パターンに沿って動作させ、他の下肢を前記片方の下肢の歩行周期から半周期ずらして動作させることを特徴とするものである。
本発明の請求項４記載の歩行訓練装置は、前記訓練者の足関節を駆動する足関節駆動部の代わりに、前記訓練者の下腿を装着する下肢装着部に前記訓練者の神経を刺激し筋を収縮させる電気刺激手段を備え、歩行周期にあわせて訓練者の足関節を背屈させることを特徴とするものである。
本発明の請求項５記載の歩行訓練装置は、前記訓練結果評価部は、前記訓練者提示手段として、画像を提示する視覚提示手段、音を提示する聴覚提示手段、または振動を提示する振動提示手段を選択的に用いて、前記訓練者の運動のタイミングを提示することを特徴とするものである。
本発明の請求項６記載の歩行訓練装置は、前記足関節駆動部は、回転機構を備え、前記コントローラの動作指令に基づいて前記訓練者の足関節を底屈および背屈させることを特徴とするものである。
本発明の請求項７記載の歩行訓練装置の制御方法は、訓練者の肢体を訓練軌道に沿って繰り返し駆動させる下肢駆動部を備える歩行訓練装置の制御方法において、前記訓練軌道は、時系列データとして格納されており、現在の位置ベクトルに基づいて次の制御周期で進む距離ｒを求め、前記時系列データの次の制御周期での位置と現在の位置との距離ｔを求め、距離ｔと距離ｒの大きさから、健足側及び患足側の次回の制御周期の目標位置を求めることを特徴とするものである。
本発明の請求項８記載の歩行訓練装置の制御方法は、前記訓練者の肢体が発生する力をインピーダンス制御に適用して前記訓練軌道に沿った位置偏差を求め、前記位置偏差に基づいて、健足側及び患足側の次回の制御周期の目標位置を求めることを特徴とするものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図２は、訓練結果評価部３がコントローラ２に動作指令を与え、コントローラ２が下肢駆動部１０、足関節駆動部１３を制御し歩行パターンを実現した図である。（ａ）は踵接地、（ｂ）は足底接地、（ｃ）は立脚中期、（ｄ）は踵離地、（ｅ）は足尖離地、（ｆ）は遊脚初期、（ｇ）は遊脚後期を実現した図である。医師や理学療法士が、操作パネル１１を用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部４から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。そして、コントローラ２が下肢駆動部１０、足関節駆動部１３を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、訓練の動作を繰り返す。
また、力センサ５により訓練者の発生する力を検出し、コントローラ２が下肢駆動部１０をメカニカルインピーダンス制御（注：Ｍ、Ｂ、Ｋといった変数は図などで使用されていないため削除しました）して、訓練者９に無理な負荷がかからないようにする。訓練結果評価部３は、患足側の足関節の背屈のタイミング提示を行うため、股・膝・足関節角度を計測し、患足側の歩行周期の足尖離地の位相において、訓練者提示手段１２たとえば聴覚提示手段を用いて、訓練者９へ音を提示する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の実施の形態の歩行訓練装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うことを目的とし、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の股・膝・足関節角度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３と、健足側もしくは患足側の運動のタイミングを訓練者９へ提示する訓練者提示手段１２とを備え、前記訓練結果評価部３が、前記コントローラ２に動作指令を与え、歩行パターンにあわせて前記下肢駆動部１０と前記足関節駆動部１３とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、前記訓練者提示手段１２を用いて、歩行周期の位相にあわせて、健足側もしくは患足側の運動のタイミング提示を行うものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の実施の形態によれば、歩行パターンにあわせて下肢駆動部１０と足関節駆動部１３とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、訓練者提示手段１２を用いて、歩行周期の位相にあわせて、健足側もしくは患足側の運動のタイミング提示を行うことで、訓練者に健足側もしくは患足側の運動のタイミングを認識させ、目標とする運動を行わせることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の第２の実施の形態の歩行訓練装置について図１に基づいて説明する。
本実施の形態では、訓練結果評価部３以外については第１の実施の形態と同様である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
そして、コントローラ２が下肢駆動部１０、足関節駆動部１３を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、訓練の動作を繰り返す。また、力センサ５により訓練者９の発生する力を検出し、コントローラ２が下肢駆動部１０をメカニカルインピーダンス制御して、訓練者９に無理な負荷がかからないようにする。訓練結果評価部３は、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うため、股・膝・足関節角度を計測し、患足側の歩行周期の足尖離地の位相において、訓練者提示手段１２たとえば聴覚提示手段を用いて、訓練者９へ音を提示する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の実施の形態の歩行訓練装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うことを目的とし、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の股・膝・足関節角度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３と、健足側もしくは患足側の運動のタイミングを訓練者９へ提示する訓練者提示手段１２とを備え、前記訓練結果評価部３が、前記コントローラ２に動作指令を与え、歩行パターンにあわせて前記下肢駆動部１０と前記足関節駆動部１３とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、前記訓練者提示手段１２を用いて、患足側の足尖離地の位相において、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の実施の形態によれば、歩行パターンにあわせて下肢駆動部１０と足関節駆動部１３とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、訓練者提示手段１２を用いて、患足側の足尖離地の位相において、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うことで、訓練者に患足側の脚の踏出しのタイミングを認識させ、脚の踏出しを促進させることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の第３の実施の形態の歩行訓練装置について図１および図３に基づいて説明する。
図１については説明を省略する。図３は、本発明の実施の形態の歩行パターンの実現と、健常者の歩行周期の踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。図３の健常者の歩行周期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンについて説明する。
踵接地において、股関節は最大屈曲位となり以後伸展していき、膝関節はほぼ完全伸展し以後屈曲していき、足関節は背屈位から底屈していく。足底接地において、股関節は伸展していき、膝関節は屈曲していき、足関節は底屈位（約１０°）となる。立脚中期において、股関節は伸展していき、膝関節は立脚期での最大屈曲位（約２０°）となり、足関節は背屈していく。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
踵離地において、股関節は最大伸展位（約１０°）となり、膝関節は伸展から屈曲に変わっていき、足関節は最大背屈位（約１０°）となり以後は底屈していく。足尖離地において、股関節は屈曲に向かい、膝関節は屈曲に向かい、足関節は最大底屈位（約２０°）となる。遊脚初期において、股関節は加速しながら屈曲していき、膝関節は最大約６０°まで屈曲していき、足関節は背屈していく。遊脚後期において、股関節は減速しながら屈曲していき、膝関節は伸展していき、足関節は背屈位を保つ。健常者の歩行時には、上記踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期が繰り返される。図３は、訓練結果評価部３がコントローラ２に動作指令を与え、コントローラ２が下肢駆動部１０、足関節駆動部１３を制御し歩行パターンを実現した図である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
（ａ）は踵接地、（ｂ）は足底接地、（ｃ）は立脚中期、（ｄ）は踵離地、（ｅ）は足尖離地、（ｆ）は遊脚初期、（ｇ）は遊脚後期を実現した図である。医師や理学療法士が、操作パネル１１を用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部４から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。そして、コントローラ２が下肢駆動部１０、足関節駆動部１３を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、健足側を動作させるとともに、患足側を健足側の歩行周期より半周期ずらせた動作を繰り返す。また、力センサ５により訓練者９の発生する力を検出し、コントローラが下肢駆動部１０をメカニカルインピーダンス制御して、訓練者９に無理な負荷がかからないようにする。訓練結果評価部３は、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うため、股・膝・足関節角度を計測し、健足側の歩行周期の足底接地の位相において、訓練者提示手段１２たとえば聴覚提示手段を用いて、訓練者９へ音を提示する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の実施の形態の歩行訓練装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うことを目的とし、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の股・膝・足関節角度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３と、健足側もしくは患足側の運動のタイミングを訓練者９へ提示する訓練者提示手段１２とを備え、前記訓練結果評価部３が、前記コントローラ２に動作指令を与え、前記下肢駆動部１０と前記足関節駆動部１３とを駆動し、片方の下肢を歩行パターンに沿って動作させ、もう片方の下肢を前記片方の下肢の歩行周期から半周期ずらせて動作させるものである。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
本発明の実施の形態によれば、片方の下肢を歩行パターンに沿って動作させ、もう片方の下肢を前記片方の下肢の歩行周期から半周期ずらせて動作させることで、訓練者に歩行パターン動作を認識させ、効果的なリハビリ訓練ができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本発明の第４の実施の形態の歩行訓練装置について図４に基づいて説明する。図４において、図１と同一のものには同じ符号を付しており、１４は電気刺激手段である。図２は、本発明の実施の形態の歩行パターンの実現と、健常者の歩行周期の踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期の股関節、膝関節および足関節の関節運動と歩行パターンを示す図である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本実施の形態における図２は、訓練結果評価部３がコントローラ２と電気刺激装置１４に動作指令を与え、コントローラ２が下肢駆動部１０を制御し、電気刺激装置１４が腓骨神経を電気刺激することで、歩行パターンを実現した図である。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
医師や理学療法士が、操作パネル１１を用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部４から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。そして、コントローラ２が下肢駆動部１０を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、訓練の動作を繰り返す。また、訓練結果評価部３が、患足側の足尖離地の位相において、電気刺激装置１４を用いて患足側の腓骨神経を電気刺激し、足関節を背屈させる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
さらに、力センサ５により訓練者９の発生する力を検出し、コントローラ２が下肢駆動部１０をメカニカルインピーダンス制御して、訓練者９に無理な負荷がかからないようにする。訓練結果評価部３は、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うため、股・膝・足関節角度を計測し、健足側の歩行周期の足底接地の位相において、訓練者提示手段１２たとえば聴覚提示手段を用いて、訓練者９へ音を提示する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の実施の形態の歩行訓練装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うことを目的とし、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の股・膝・足関節角度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３と、健足側もしくは患足側の運動のタイミングを訓練者９へ提示する訓練者提示手段１２と、訓練者９の下腿を装着する下肢装着部７に訓練者９の神経を刺激し筋を収縮させる電気刺激手段１４とを備え、前記訓練結果評価部３が、前記コントローラ２に動作指令を与え、歩行パターンにあわせて前記下肢駆動部１０と前記足関節駆動部１３とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、健足側の足底接地の位相において、前記電気刺激装置１４を用いて患足側の腓骨神経を刺激し足関節を背屈させ、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うものである。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
本発明の実施の形態によれば、歩行パターンにあわせて前記下肢駆動部１０と前記足関節駆動部１３とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、健足側の足底接地の位相において、前記電気刺激装置１４を用いて患足側の腓骨神経を刺激し足関節を背屈させ、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うことで、訓練者に患足側の脚の踏出しのタイミングを認識させ、脚の踏出しを促進させることができる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明の第５の実施の形態の歩行訓練装置について図５に基づいて説明する。図５において、図１と同一のものには同じ符号を付している。１５は聴覚提示手段、１６は音声発生装置、１７はスピーカー、１８は振動提示手段、１９はバイブレータ、２０は視覚提示手段、２１はモニターである。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
医師や理学療法士が、操作パネル１１を用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部４から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。そして、コントローラ２が下肢駆動部１０、足関節駆動部１３を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、訓練の動作を繰り返す。また、力センサ５により訓練者の発生する力を検出し、コントローラ２が下肢駆動部をメカニカルインピーダンス制御して、訓練者に無理な負荷がかからないようにする。訓練結果評価部３は、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うため、股・膝・足関節角度を計測し、健足側の歩行周期の足底接地の位相において、視覚提示手段２０、聴覚提示手段１５、振動提示手段１８のいずれかを選択的に用いることで、訓練者へ提示する。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
本発明の実施の形態によれば、前記訓練結果評価部３が、画像を提示する視覚提示手段２０、音を提示する聴覚提示手段１５及び振動を提示する振動提示手段１８のいずれかを選択的に用いて、訓練者９の運動のタイミングを提示することで、訓練者が自分の訓練状態を認識しつつ訓練することができるため、効果的な訓練を行うことができる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明の第６の実施の形態の歩行訓練装置について図６および図７に基づいて説明する。
図６において、図１と同一のものには同じ符号を付している。図６において、２２は訓練者９の筋肉の硬さを計測する筋硬度計である。図７は足関節駆動部１３を示す図で、２３は回転機構である。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
医師や理学療法士が、操作パネル１１を用いて、訓練内容（訓練モード、繰り返し回数、硬さ、股、膝もしくは足関節の最大屈曲角度、訓練軌道（歩行パターン））を入力し、訓練データ記憶部４から訓練軌道（歩行パターン）のデータが呼び出される。そして、コントローラ２が下肢駆動部１０を制御し、踵接地、足底接地、立脚中期、踵離地、足尖離地、遊脚初期および遊脚後期を１周期とする歩行パターンに沿って、股・膝関節の他動運動訓練の動作を繰り返す。同時に、コントローラ２は、股・膝関節の他動運動訓練と同期して回転機構を回転させることで足関節駆動部１３を駆動し、訓練者９の足関節を底屈、背屈させる。また、力センサ５により訓練者９の発生する力を検出し、コントローラ２が下肢駆動部１０をメカニカルインピーダンス制御して、訓練者９に無理な負荷がかからないようにする。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明の実施の形態では、筋硬度２２によって測定された訓練者の筋肉の硬さを指標とするフィードバック制御を行い、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることを特徴とする。
本発明の実施の形態によれば、前記足関節駆動部１３が、回転機構２３を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることで、歩行周期の位相にあわせて、足関節を底屈、背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができる。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
本発明の実施の形態の歩行訓練装置は、訓練者９の肢体に装着した装置の動作によって訓練者９の肢体を訓練軌道８に沿って繰り返し訓練を行うことを目的とし、装置に取り付けられた力センサ５または位置・角度センサのセンシング情報をもとに、力制御または位置制御によって装置の動作を制御する下肢駆動部１０を備えた下肢訓練装置１において、下肢駆動部１０に訓練者９の足関節を駆動する足関節駆動部１３と、コントローラ２内に訓練データを記憶する訓練データ記憶部４と、前記コントローラ２内に訓練者９の股・膝・足関節角度を計測し訓練軌道を生成する訓練結果評価部３と、健足側もしくは患足側の運動のタイミングを訓練者９へ提示する訓練者提示手段１２とを備え、前記訓練結果評価部３が、訓練者９の健足側の訓練軌道８の時系列データの番号を表す変数ｉｎｄｅｘを更新する際は、現在の変数ｉｎｄｅｘを持つ前記健足側の訓練軌道の時系列データｔｄａｔａ（ｉｎｄｅｘ）から進む距離ｒと、現在と次の前記健足側の訓練軌道の時系列データｔｄａｔａ（ｉｎｄｅｘ＋１）の距離であるｔとを比較することによって前記変数ｉｎｄｅｘを更新し、前記健足側を歩行パターンに沿って動作させ、動作積算時間（前記健足側の訓練データｔｄａｔａ（ｉｎｄｅｘ）から目標位置に到達するまでの時間）であるｔｉｍを一制御周期分増やした後に前記距離ｒを求め、前記距離ｒと前記距離ｔとの大小関係を比較し、前記距離ｒのほうが大きい場合、前記変数ｉｎｄｅｘ、前記時間ｔｉｍを更新する主要部に進み、前記距離ｒのほうが小さい場合、前記距離ｒと前記距離ｔを用いて前記ｉｎｄｅｘと前記時間ｔｉｍを更新する処理に進んで前記目標位置を決定し、前記健足側の前記ｉｎｄｅｘと前記時間ｔｉｍを患足側のｉｎｄｅｘと動作積算時間ｔｉｍとして、前記患足側を前記健足側に協調させて動作させるものである。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
なお、患足側を健足側に協調させて動作させるだけではなく、健足側を患足側に協調させて動作させてもよく、健足側と患足側を独立に歩行訓練させてもよい。
【発明の効果】
第１の発明の歩行訓練装置によれば、歩行パターンにあわせて前記下肢駆動部１０と前記足関節駆動部１３とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、前記訓練者提示手段１２を用いて、歩行周期の位相にあわせて、健足側もしくは患足側の運動のタイミング提示を行うことで、訓練者に健足側もしくは患足側の運動のタイミングを認識させ、目標とする運動を行わせることができる。
第２の発明の歩行訓練装置によれば、歩行パターンにあわせて前記下肢駆動部１０と前記足関節駆動部１３とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、前記訓練者提示手段１２を用いて、患足側の足尖離地の位相において、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うことで、訓練者に患足側の脚の踏出しのタイミングを認識させ、脚の踏出しを促進させることができる。
第３の発明の歩行訓練装置によれば、片方の下肢を歩行パターンに沿って動作させ、もう片方の下肢を前記片方の下肢の歩行周期より半周期ずらせて動作させることで、訓練者に歩行パターン動作を認識させ、効果的なリハビリ訓練ができる。
第４の発明の歩行訓練装置によれば、歩行パターンにあわせて前記下肢駆動部１０と前記足関節駆動部１３とを駆動し、両下肢を協調させて動作させるとともに、健足側の足底接地の位相において、前記電気刺激装置１４を用いて患足側の腓骨神経を刺激し足関節を背屈させ、患足側の脚の踏出しのタイミング提示を行うことで、訓練者に患足側の脚の踏出しのタイミングを認識させ、脚の踏出しを促進させることができる。
第５の発明の歩行訓練装置によれば、前記訓練結果評価部３が、画像を提示する視覚提示手段１０、音を提示する聴覚提示手段１３及び振動を提示する振動提示手段１６のいずれかを選択的に用いて、訓練者９の運動のタイミングを提示することで、訓練者が自分の訓練状態を認識しつつ訓練することができるため、効果的な訓練を行うことができる。
第６の発明の歩行訓練装置によれば、前記足関節駆動部１３が、回転機構を備え、前記コントローラ２の動作指令を基に、訓練者９の足関節を底屈、背屈させることで、歩行周期の位相にあわせて、足関節を底屈、背屈させることができ、効果的なリハビリ訓練ができる。
第７、第８の発明の歩行訓練装置の制御方法によれば、健足側と患足側の踏出しのタイミングを認識させ、脚の踏出しを促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の歩行訓練装置のシステム構成図
【図２】本発明の実施の形態の歩行パターン図
【図３】本発明の第３の実施の形態の歩行パターン図
【図４】本発明の第４の実施の形態の歩行訓練装置のシステム構成図
【図５】本発明の第５の実施の形態の歩行訓練装置のシステム構成図
【図６】本発明の第６の実施の形態の歩行訓練装置のシステム構成図
【図７】本発明の第６の実施の形態の足関節駆動部を示す図
【図８】本発明の第７の実施の形態のフロー
【図９】本発明の第７の実施の形態の訓練軌道の時系列データとベクトル、位置偏差を示す図
【図１０】本発明の第７の実施の形態のｉｎｄｅｘ、ｔｉｍを更新する主要部ｐ４のフロー
【図１１】本発明の第７の実施の形態のｉｎｄｅｘ、ｔｉｍ更新部ｐ５のフロー、
【図１２】本発明の第７の実施の形態のオフラインで行う訓練軌道の時系列データの生成方法のフロー
【図１３】本発明の第８の実施の形態のｐ２フロー
【図１４】本発明の第８の実施の形態の処理Ｑ５のフロー
【図１５】従来の第１の実施の形態の下肢駆動装置のシステム構成図
【符号の説明】
１  下肢訓練装置
２  コントローラ
３  訓練結果評価部
４  訓練データ記憶部
５  力センサ
６  大腿装着部
７  下腿装着部
８  訓練軌道（歩行パターン）
９  訓練者
１０  下肢駆動部
１１  操作パネル
１２  訓練者提示手段
１３  足関節駆動部
１４  電気刺激手段
１５  聴覚提示手段
１６  音声発生装置
１７  スピーカー
１８  振動提示手段
１９  バイブレータ
２０  視覚提示手段
２１  モニタ
２２  筋硬度計
２３  回転機構
１０１  駆動装置のアーム
１０２  肢体
１０３  スプリント（手先位置）
１０４  力センサ
１０５  モータ
１０６  回転角検出部
１０７  アナログ／デジタル変換器
１０８  変位演算処理部
１０９  逆運動学計算部
１１０ｂ  目標位置設定部
１１１  回転角変換回路
１１２  ゲイン積分器
１１３  デジタル／アナログ変換器
１１４  サーボアンプ
１１５ｂ  肢体位置算出部
１１６  インピーダンス変換部
１１７  関節負荷計測センサ
７０１  訓練軌道
７０２  現在の制御周期における訓練軌道の時系列データｔｄａｔａ（ｉｎｄｅｘ）
７０３  次の訓練軌道の時系列データｔｄａｔａ（ｉｎｄｅｘ＋１）
７０４  前回の制御周期における目標値
７０５  訓練軌道の時系列データ間の相対ベクトルｔ
７０６  前回の制御周期における訓練軌道の時系列データｔｄａｔａ（ｉｎｄｅｘ）からの訓練軌道に沿った位置偏差ｒ´
７０７  現在の制御周期における訓練軌道の時系列データｔｄａｔａ（ｉｎｄｅｘ）からの訓練軌道に沿った位置偏差ｒ
７０８  訓練軌道の時系列データ間の相対ベクトルの作業座標に対する傾きη
【手続補正３６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2005013442.tif 000001
【手続補正３７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2005013442.tif 000002
【手続補正３８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2005013442.tif 000003